JP5241517B2 - Microneedle device for allergy diagnosis - Google Patents
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Description
本発明は簡便、迅速、明瞭な皮膚アレルギー診断を行うためのアレルギー診断用マイクロニードルデバイスに関する。 The present invention relates to a microneedle device for allergy diagnosis for performing simple, rapid and clear skin allergy diagnosis.
免疫は本来病気等にかからないようにするための仕組みであるが、免疫反応が体に対して具合の悪い反応を引き起こしてしまう場合があり、これをアレルギーと呼び、反応を引き起こす元をアレルギー抗原(抗原)と呼ぶ。 Immunity is a mechanism to prevent illness from occurring originally, but the immune reaction may cause a bad reaction to the body. This is called allergy, and the origin of the reaction is the allergic antigen ( Antigen).
接触性アレルギー検査は、一般的にはパッチテストと呼ばれるものがある。斯かる接触性アレルギー検査には、シート表面に抗原が載置され且つ被験者の皮膚に貼付可能になされた接触アレルギー検査用シートが使用されている。そして、被験者の皮膚にシートを貼付し、一定の接触時間経過後に皮膚から剥離し、皮膚の色の変化により、アレルギーの有無や程度を肉眼で判定するのが一般的である。 The contact allergy test is generally called a patch test. In such a contact allergy test, a contact allergy test sheet in which an antigen is placed on the surface of the sheet and can be applied to the skin of a subject is used. In general, a sheet is attached to the skin of the subject, peeled off from the skin after a certain contact time has elapsed, and the presence or degree of allergy is determined with the naked eye based on changes in the color of the skin.
ここで言うパッチテストとは、皮膚の表皮を傷つける、傷つけないに関係なく、出血および痛みを伴わず簡便に行える診断方法を言う。 The patch test here refers to a diagnostic method that can be easily performed without bleeding or pain regardless of whether or not the skin epidermis is damaged.
ところで皮膚は、最外層の角質層、表皮、真皮、および皮下結合組織からなる。通常、死細胞層および脂質二重層からなる角質層は、多くの物質に対して強力なバリア機能を示す。表皮層には、ランゲルハンス細胞と呼ばれる抗原提示細胞が存在し免疫機能を担っている。ランゲルハンス細胞は、皮膚内に侵入したタンパク質抗原を補足し、内部で分解し、MHC分子上にペプチド断片を表出する。MHC−ペプチド複合体は、輸入リンパ管から所属リンパ節の皮質下層へと移動し、T細胞と指状突起細胞とを介して接触する。ランゲルハンス細胞が、このように移動することによって、抗原が皮膚からリンパ節内に存在するTH細胞へと伝えられる。ランゲルハンス細胞は、抗原をTH細胞へ提示するために必要なMHCクラスII分子を有している。The skin is composed of the outermost stratum corneum, epidermis, dermis, and subcutaneous connective tissue. Usually, the stratum corneum consisting of a dead cell layer and a lipid bilayer exhibits a strong barrier function against many substances. In the epidermis layer, antigen-presenting cells called Langerhans cells exist and have an immune function. Langerhans cells capture protein antigens that have entered the skin, break down inside, and express peptide fragments on MHC molecules. The MHC-peptide complex moves from the imported lymphatic vessel to the subcortical layer of the regional lymph node, and contacts through the T cell and the finger process cell. Langerhans cells, by moving in this manner, is transmitted to the T H cells antigen is present in the lymph nodes from the skin. Langerhans cells have MHC class II molecules necessary to present antigen to the T H cells.
このように皮膚の角質層による強力なバリア機能のためパッチテストの接触時間は、十分な時間を採るとの観点から、通常48時間とされている。また、従来の接触アレルギー検査は、皮膚の色の変化の判定が肉眼によって行われているため、判定に熟練を要すると共にアレルギーの程度の判定においては精度上問題があった。 As described above, the contact time of the patch test is normally 48 hours from the viewpoint of taking a sufficient time because of the strong barrier function by the stratum corneum of the skin. Further, in the conventional contact allergy test, since the change in skin color is determined with the naked eye, skill is required for the determination and there is a problem in accuracy in determining the degree of allergy.
また、抗原が蛋白などの高分子量物質であることが多いため、吸収性に難があり最近では抗原の透過を高める手段として特許文献1および特許文献2にあるようなイオントフォレーシスおよびエレクトロポレーション装置による外用投与形態の検討も行われている。しかし、これらを直接アレルギーパッチテストに用いることはこれまでになく、接触アレルギー検査に使われた例もない。つまり、利便性、簡易性、迅速性および皮膚刺激性の理由から接触アレルギー検査にイオントフォレーシスやエレクトロポレーション装置を用いることは、これまで敬遠されがちであった。
In addition, since antigens are often high molecular weight substances such as proteins, absorption is difficult, and recently, iontophoresis and electroporation as disclosed in
さらに、最近ではマイクロニードルおよびそれに付随したコーティング技術も様々に進んできている。特許文献3では、皮膚を通してワクチンを接種するためのデバイスとして皮膚穿刺部材がコーティングを保持するマイクロニードルを備えたインターフェイスが開示されている。しかし、ここにおいても接触アレルギー検査に使われた例はない。 Furthermore, recently, various microneedles and accompanying coating techniques have been developed. Patent Document 3 discloses an interface including a microneedle in which a skin piercing member holds a coating as a device for inoculating a vaccine through the skin. However, there is no example used for the contact allergy test here.
ところで、先ほど述べた皮膚の角質層による強力なバリア機能によるパッチテストによる長時間の接触さらに皮膚の色の変化の不鮮明さの問題を解決するために、直接抗原を皮下に注射針あるいは針による投与も考えられるが、アレルギー診断の性質上様々な抗体を診断する必要があり被験者の負担を考えると問題があることは明らかである。 By the way, in order to solve the problems of long-time contact by the patch test due to the strong barrier function by the stratum corneum of the skin and the unclearness of the color change of the skin, the antigen is directly administered subcutaneously with an injection needle or needle. However, due to the nature of allergy diagnosis, it is necessary to diagnose various antibodies, and it is clear that there are problems when considering the burden on the subject.
その他、抗生物質等の薬剤アレルギーや糖尿病、感染性疾患(結核、肝炎、HIV等)の診断についても皮膚反応試験による診断が考案されており、プリックテストまたは皮内投与試験による皮膚反応試験において有用性が確認されている。プリックテストとは、皮内針を皮膚に対して水平方向に持ち、出血しない程度に皮膚に穿刺する方法であり、即時型の薬剤アレルギーを診断する方法である。本方法は、皮内投与試験よりも安全ではあるが、手技が煩雑であり時間がかかるとともに、医療従事者の熟練を必要とするとともに、針を皮膚に穿刺する程度によっては出血を伴うリスクがあり、感染性の疾患に感染している恐れのある患者に対しては特に注意を要する。また、皮内反応試験においては、皮内に直接注射するために、投与技術を必要とするだけでなく、痛み、出血、過剰反応を引き起こすことが問題となったため、実際に抗生物質の皮内反応テストは廃止された経緯がある。 In addition, the diagnosis of drug allergy to antibiotics, diabetes, and infectious diseases (tuberculosis, hepatitis, HIV, etc.) has been devised by the skin reaction test, which is useful in the skin reaction test by prick test or intradermal administration test Sex has been confirmed. The prick test is a method of holding an intradermal needle in a horizontal direction with respect to the skin and puncturing the skin to the extent that it does not bleed, and is a method of diagnosing immediate drug allergy. Although this method is safer than the intradermal administration test, the procedure is cumbersome and time consuming, requires the skill of a health care professional, and has the risk of bleeding depending on the degree of puncture of the needle into the skin. Special attention should be given to patients who may be infected with infectious diseases. In addition, in the intradermal reaction test, in addition to requiring administration techniques for direct injection into the skin, causing problems such as pain, hemorrhage, and excessive reaction has caused problems. The reaction test has been abolished.
例えば、特許文献4では、粘着テープ片の一部の粘着面にアレルギー物質を塗布または付着しある限度まで皮膚に突刺しができる一本または多数本の突起状のランセット刃針が保持されたテスト片が開示されているが、これはランセットの長さが0.762mm〜1.524mm範囲であり、明らかに免疫機能を担っている抗原提示細胞が多く存在する表皮を通り越した真皮への投与であり、プリックテスト同様、痛みの発生による被験者の負担や効率的なアレルギー診断という意味で多くの問題を残していた。
上述のようにこれまでのパッチテストは通常48時間かかっていて、スキンプリックテストや皮内投与試験においても簡便で安全な診断方法と呼べるものではなく、さらに皮膚の色の変化が不鮮明なものが多かった。さらにマイクロニードルの材質はこれまで特許文献3で開示されているように金属を用いることが多かったが、アレルギー診断においては金属自身が抗原として作用する場合も多く正確な診断ができない問題があった。また、チタン等のアレルギー抗原として作用しにくい金属素材を使用することも考えられるが、素材が高価であるため診断として用いるには現実的でなくより安価なマイクロニードルが求められていた。さらに、特許文献4に示されるランセットは長さが0.762mm〜1.524mmとマイクロニードルに比べて長く、効率的な判定ができないのに加えて、痛みの発生、出血という問題があった。
本発明の目的は、アレルギー診断において簡便な操作で鮮明な皮膚判定を短時間で行うことができる安価なアレルギー診断用マイクロニードルデバイスを提供することにある。As mentioned above, the conventional patch test usually takes 48 hours, and it cannot be called a simple and safe diagnostic method in the skin prick test or the intradermal administration test, and the skin color change is unclear. There were many. Furthermore, the material of the microneedle has so far been often a metal as disclosed in Patent Document 3, but in the allergy diagnosis, there are many cases where the metal itself acts as an antigen and cannot be accurately diagnosed. . In addition, it is conceivable to use a metal material that does not easily act as an allergic antigen such as titanium. However, since the material is expensive, a microneedle that is not practical for use as a diagnosis has been demanded. Further, the lancet shown in Patent Document 4 has a length of 0.762 mm to 1.524 mm, which is longer than that of the microneedle, and there is a problem of generation of pain and bleeding in addition to the inability to make an efficient determination.
An object of the present invention is to provide an inexpensive microneedle device for allergy diagnosis that can perform a clear skin determination in a short time with a simple operation in allergy diagnosis.
免疫を獲得させたラットを用いてアレルギー抗原の経皮からの投与方法を検討した結果、マイクロニードルを用い、かつ、マイクロニードルにコーティングを行うことで最も高いアレルギー反応を示した。さらに、マイクロニードルの材質として非金属製の合成または天然樹脂素材を用いることにより迅速かつ正確な診断が可能であることを見出し、本発明を完成した。 As a result of examining the transdermal administration method of allergic antigens using immunized rats, the highest allergic reaction was shown by using microneedles and coating the microneedles. Furthermore, the inventors have found that rapid and accurate diagnosis is possible by using a non-metallic synthetic or natural resin material as the material of the microneedle, and completed the present invention.
すなわち上記目的は、基板と、上記基板上に設けられ皮膚を穿孔可能な長さが50μm〜500μmで密度が1cm2当たり100ないし10000本のマイクロニードルと、上記マイクロニードル上に配置され少なくとも1種類のアレルギー抗原を保持するアレルギー抗原保持手段とを備えたアレルギー診断用マイクロニードルデバイスにより達成される。
ここで、上記マイクロニードルは非金属製の合成または天然の樹脂素材を用いて作製することができる。
上記非金属製の合成または天然の樹脂素材は、生分解性ポリマーであるポリ乳酸、ポリグリコリド、ポリ乳酸−co−ポリグリコリド、カプロノラクトン、ポリウレタン若しくはポリ無水物、または多糖類であるヒアルロン酸、プルラン、デキストラン、デキストリン若しくはコンドロイチン硫酸、または非分解性ポリマーであるポリカーボネート、ポリメタクリル酸、エチレンビニルアセテート、ポリテトラフルオロエチレン若しくはポリオキシメチレンとすることができる。
上記アレルギー抗原はペプチドまたはタンパクとすることができる。
上記アレルギー抗原保持手段は上記アレルギー抗原を上記マイクロニードル表面にコーティング担体を用いてコーティングされたものとすることができる。
上記アレルギー抗原は上記マイクロニードル表面の先端部分にのみコーティングすることができる。
上記コーティング担体は水酸基を有する水溶性高分子を含有することができる。
上記コーティング担体は、ポリエチレンオキサイド、ポリヒドロキシメチルセルロース、ポリヒドロキシプロピルセルロース、ポリヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリメチルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、およびポリビニルアルコールの群から選ばれる水酸基を有する水溶性高分子を含有することができる。
上記コーティング担体は多糖類を含有することができる。上記多糖類は、プルラン、カルメロースナトリウム、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、デキストラン、およびアラビアゴムの群から選ばれる水溶性高分子を含有することができる。
上記コーティングは上記マイクロニードル表面に固着した状態にすることができる。That is, the object is to provide a substrate, a length of 50 μm to 500 μm that can be pierced on the substrate, and a density of 100 to 10,000 microneedles per 1 cm 2, and at least one kind disposed on the microneedles. This is achieved by a microneedle device for allergy diagnosis provided with allergen antigen holding means for holding allergen antigens.
Here, the microneedle can be produced using a non-metallic synthetic or natural resin material.
The above non-metallic synthetic or natural resin materials are biodegradable polymers such as polylactic acid, polyglycolide, polylactic acid-co-polyglycolide, capronolactone, polyurethane or polyanhydride, or polysaccharides such as hyaluronic acid and pullulan. , Dextran, dextrin or chondroitin sulfate, or polycarbonate, polymethacrylic acid, ethylene vinyl acetate, polytetrafluoroethylene or polyoxymethylene which is a non-degradable polymer.
The allergic antigen can be a peptide or protein.
The allergen-retaining means may be the allergic antigen coated on the surface of the microneedle using a coating carrier.
The allergic antigen can be coated only on the tip of the microneedle surface.
The coating carrier can contain a water-soluble polymer having a hydroxyl group.
The coating carrier may contain a water-soluble polymer having a hydroxyl group selected from the group consisting of polyethylene oxide, polyhydroxymethylcellulose, polyhydroxypropylcellulose, polyhydroxypropylmethylcellulose, polymethylcellulose, dextran, polyethylene glycol, and polyvinyl alcohol. it can.
The coating carrier can contain a polysaccharide. The polysaccharide may contain a water-soluble polymer selected from the group consisting of pullulan, carmellose sodium, chondroitin sulfate, hyaluronic acid, dextran, and gum arabic.
The coating can be fixed to the surface of the microneedle.
これまで通常48時間かかっていたアレルギーパッチテストが、本発明の診断用マイクロニードルデバイスを用いることで、短時間例えば20分程度で、しかも簡便な操作でより鮮明な皮膚判定が可能となったばかりでなく、痛みが少なく、出血を実質的に回避できるより安価なアレルギー診断用マイクロニードルデバイスを提供することができる。 The allergic patch test, which normally took 48 hours, has just made it possible to make a clear skin determination in a short time, for example, about 20 minutes, and with a simple operation using the diagnostic microneedle device of the present invention. Therefore, it is possible to provide a cheaper allergy diagnosis microneedle device that is less painful and substantially avoids bleeding.
図1は本発明に係るアレルギー診断用マイクロニードルデバイスの一例を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−B断面図である。図1(a)に示すように、本発明に係るマイクロニードルデバイス1は、マイクロニードル基板2と、マイクロニードル基板2上に皮膚を穿孔可能な二次元状に配置された複数のマイクロニードル3とを有する。マイクロニードル3上には少なくとも1種類のアレルギー抗原を保持するアレルギー抗原保持手段としてコーティング担体を用いてコーティング4が施される。コーティング4は、好適にはマイクロニードル3の表面に固着した状態とされる。このコーティング4は、図示はしないがマイクロニードル3が設けられるマイクロニードル基板2上に設けてもよい。マイクロニードル3は、好適には非金属製の合成または天然の樹脂素材を用いて作製される。また、マイクロニードル3の形状は本例では円錐状であるが、本発明はこれに限定されず、四角錐等の多角錐でもよく、また別の形状でもよい。
マイクロニードルデバイスは、皮膚又は粘膜に穿刺される針部(マイクロニードル)とこの針部を支持する基板からなり、針状構造体は基板に複数配列されている。本発明では、マイクロニードルの針状構造体は微小構造のものを扱うため、マイクロニードルの長さ(高さh)は、好ましくは50μm〜500μmである。ここで、マイクロニードルの長さを50μm以上とするのはアレルギー抗原の経皮からの投与を確実とするためであり、500μm以下とするのはマイクロニードルの神経との接触を回避し、痛みの可能性を確実に減少させることができると同時に出血の可能性を確実に回避するためである。また、その長さが500μm以下であると、皮内に入る抗原の量を効率良く投与することができる。1A and 1B are diagrams showing an example of a microneedle device for allergy diagnosis according to the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AB of FIG. As shown in FIG. 1 (a), a
The microneedle device includes a needle portion (microneedle) punctured into the skin or mucous membrane and a substrate that supports the needle portion, and a plurality of needle-like structures are arranged on the substrate. In the present invention, since the needle-like structure of the microneedle handles a minute structure, the length (height h) of the microneedle is preferably 50 μm to 500 μm. Here, the length of the microneedle is set to 50 μm or more in order to ensure administration of the allergic antigen through the skin, and the length of 500 μm or less is used to avoid contact with the nerve of the microneedle and to reduce pain. This is because the possibility can be surely reduced and at the same time the possibility of bleeding is surely avoided. Further, when the length is 500 μm or less, the amount of the antigen that enters the skin can be efficiently administered.
ここで、マイクロニードルとは、凸状構造物であって広い意味での針形状又は針形状を含む構造物を意味し、円錐状構造の場合、通常その下底における直径は50〜200μm程度である。
また、単純な針形状のものに限定されるものではなく先の尖っていない形状もあるため、ここでいうマイクロニードルは先鋭な先端を有するものに限定されるものではない。Here, the microneedle means a convex structure and means a needle shape in a broad sense or a structure including a needle shape. In the case of a conical structure, the diameter at the bottom is usually about 50 to 200 μm. is there.
In addition, since the shape is not limited to a simple needle shape, and there is a shape having no sharp point, the microneedle here is not limited to a shape having a sharp tip.
マイクロニードル基板はマイクロニードルを支持するための土台であり、その形態は限定されるものではなく、例えば貫通した穴を備えた基板であってもよく、これにより基板の背面からの抗原の投与が可能となる。マイクロニードルあるいは基板の材質としては、シリコン、二酸化ケイ素、セラミック、金属(ステンレス、チタン、ニッケル、モリブテン、クロム、コバルト等)及び合成または天然の樹脂素材等が挙げられるが、マイクロニードルの抗原性および材質の単価を考慮すると、ポリ乳酸、ポリグリコリド、ポリ乳酸−co−ポリグリコリド、プルラン、カプロノラクトン、ポリウレタン、ポリ無水物等の生分解性ポリマーや、非分解性ポリマーであるポリカーボネート、ポリメタクリル酸、エチレンビニルアセテート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシメチレン等の合成または天然の樹脂素材が特に好ましい。また、多糖類であるヒアルロン酸、プルラン、デキストラン、デキストリン若しくはコンドロイチン硫酸等も好適である。 The microneedle substrate is a base for supporting the microneedle, and the form thereof is not limited. For example, the microneedle substrate may be a substrate having a through-hole, thereby allowing antigen administration from the back surface of the substrate. It becomes possible. Examples of the material of the microneedle or the substrate include silicon, silicon dioxide, ceramic, metal (stainless steel, titanium, nickel, molybdenum, chromium, cobalt, etc.) and synthetic or natural resin materials. Considering the unit price of the material, biodegradable polymers such as polylactic acid, polyglycolide, polylactic acid-co-polyglycolide, pullulan, capronolactone, polyurethane, polyanhydride, polycarbonates that are non-degradable polymers, polymethacrylic acid, A synthetic or natural resin material such as ethylene vinyl acetate, polytetrafluoroethylene, or polyoxymethylene is particularly preferable. Also suitable are polysaccharides such as hyaluronic acid, pullulan, dextran, dextrin or chondroitin sulfate.
マイクロニードルの密度は、典型的には、針の横列は1ミリメートル(mm)当たり約1ないし10の密度が提供される様に横列間が空けられている。一般に、横列は横列内の針の空間に対し実質等しい距離だけ離れており、1cm2当たり100ないし10000本の針密度を有する。100本以上の針密度があると、皮内に入る抗原の量を効率良く投与することができ、10000本を超える針密度では、マイクロニードルに皮膚穿孔可能な強度を付与することが難しくなる。The density of the microneedles is typically spaced between the rows such that the rows of needles provide a density of about 1 to 10 per millimeter (mm). In general, the rows are separated by a substantially equal distance with respect to the space of the needles in the row and have a needle density of 100 to 10,000 per cm 2 . When the needle density is 100 or more, the amount of antigen entering the skin can be efficiently administered, and when the needle density exceeds 10,000, it is difficult to give the microneedles strength capable of perforating the skin.
マイクロニードルの製法としては、シリコン基板を用いたウエットエッチング加工又はドライエッチング加工、金属又は樹脂を用いた精密機械加工(放電加工、レーザー加工、ダイシング加工、ホットエンボス加工、射出成型加工等)、機械切削加工等が挙げられる。これらの加工法により、針部と支持部は、一体に成型される。針部を中空にする方法としては、針部を作製後、レーザー加工等で2次加工する方法が挙げられる。 Microneedle manufacturing methods include wet etching or dry etching using a silicon substrate, precision machining using metal or resin (electric discharge machining, laser machining, dicing, hot embossing, injection molding, etc.), machinery Examples include cutting. By these processing methods, the needle portion and the support portion are integrally molded. As a method for making the needle part hollow, there is a method of performing secondary processing by laser processing or the like after producing the needle part.
また本発明では、抗原をマイクロニードルに精製水および/または高分子コーティング担体あるいは、精製水および/または低分子コーティング担体を用いてコーティングすることが可能であり、これにより、吸収性の悪い高分子化合物においてもより高い透過性を確保できる。すなわち、高分子コーティング担体としてポリエチレンオキサイド、ポリヒドロキシメチルセルロース、ポリヒドロキシプロピルセルロース、ポリヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリメチルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、低分子コーティング担体としては塩化ナトリウムなどの塩類やグルコースなどの糖類から選ばれるコーティング剤をマイクロニードルに全面あるいは一部にコーティングしたのち乾燥する。適用時には、このコーティング付きマイクロニードルで皮膚の角質層を穿孔し、これによりコーティングからの抗原が穿孔された孔を通って経皮吸収される。この場合、皮膚からの体液でコーティングを溶解することも可能であるが、皮膚の適用部またはコーティング自体に別途コーティング溶解用の液体を付与するようにしてもよい。 Further, in the present invention, the antigen can be coated on the microneedle using purified water and / or a polymer coating carrier or purified water and / or a low molecular weight coating carrier. Higher permeability can be secured even in a compound. That is, polyethylene oxide, polyhydroxymethylcellulose, polyhydroxypropylcellulose, polyhydroxypropylmethylcellulose, polymethylcellulose, dextran, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol as a polymer coating carrier, and salts such as sodium chloride and glucose as a low molecular weight coating carrier A coating agent selected from saccharides is coated on the entire surface or part of the microneedles and then dried. Upon application, the coated microneedle punctures the stratum corneum of the skin, so that antigen from the coating is percutaneously absorbed through the perforated hole. In this case, the coating can be dissolved with body fluid from the skin, but a liquid for dissolving the coating may be separately applied to the application part of the skin or the coating itself.
コーティング担体としては高分子コーティング担体が好ましく、そのうち水酸基を有する水溶性高分子であるポリエチレンオキサイド、ポリヒドロキシメチルセルロース、ポリヒドロキシプロピルセルロース、ポリヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリメチルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、プルラン、カルメロースナトリウム、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、アラビアゴム等がより好ましい。特にポリビニルアルコールがもっとも好ましい。ポリビニルアルコールのけん化度は、78〜100mol%であり、特にけん化度の比較的低いグレードが好ましく、部分あるいは中間けん化物グレード、例えばPVA−220(株式会社クラレ製)の場合そのけん化度は、94mol%程度である。また、ポリビニルアルコールの平均重合度は、200〜5000であり、好ましくは溶解性の比較的高い傾向にある500〜2000が最も効果的である。
また、比較的分子量の大きなアレルギー抗原との相溶性(均一に交わる性質)を考慮した場合には、多糖類の担体が好ましく、ポリヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリメチルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、プルラン、カルメロースナトリウム、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、デキストラン、アラビアゴム等が好ましく、更にヒドロキシプロピルセルロース、プルラン、アラビアゴムがより好ましい。特に、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC−SSL(分子量:15,000〜30,000)、HPC−SL(分子量:30,000〜50,000)、HPC−L(分子量:55,000〜70,000)、HPC−M(分子量:110,000〜150,000)、HPC−H(分子量:250,000〜400,000))、プルラン、ヒアルロン酸が最も好ましい。The coating carrier is preferably a polymer coating carrier, of which polyethylene oxide, polyhydroxymethyl cellulose, polyhydroxypropyl cellulose, polyhydroxypropyl methyl cellulose, polymethyl cellulose, dextran, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, pullulan, which are water-soluble polymers having a hydroxyl group. Carmellose sodium, chondroitin sulfate, hyaluronic acid, gum arabic and the like are more preferable. Particularly preferred is polyvinyl alcohol. The saponification degree of polyvinyl alcohol is 78 to 100 mol%, and a grade having a relatively low saponification degree is particularly preferable. In the case of a partial or intermediate saponification grade such as PVA-220 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.), the saponification degree is 94 mol. %. Moreover, the average degree of polymerization of polyvinyl alcohol is 200 to 5000, and 500 to 2000, which tends to have relatively high solubility, is most effective.
In consideration of compatibility with the allergen having a relatively large molecular weight (property of uniformly intersecting), a polysaccharide carrier is preferable, and polyhydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, polyhydroxypropylmethylcellulose, polymethylcellulose, dextran is preferable. Polyethylene glycol, pullulan, sodium carmellose, chondroitin sulfate, hyaluronic acid, dextran, gum arabic and the like are preferred, and hydroxypropyl cellulose, pullulan, gum arabic are more preferred. In particular, hydroxypropyl cellulose (HPC-SSL (molecular weight: 15,000 to 30,000), HPC-SL (molecular weight: 30,000 to 50,000), HPC-L (molecular weight: 55,000 to 70,000) HPC-M (molecular weight: 110,000 to 150,000), HPC-H (molecular weight: 250,000 to 400,000)), pullulan and hyaluronic acid are most preferred.
コーティング剤中のコーティング担体の含量は、1〜70重量%であり、好ましくは1〜40重量%であり、特に好ましくは3〜25重量%である。また、このコーティング担体は、液だれすることのないようある程度の粘性が必要である場合があり、粘度として100〜100000cps程度必要である。より好ましい粘度は、500〜50000cpsであり、更に粘度が5000〜30000cpsであると最も好ましい。 The content of the coating carrier in the coating agent is 1 to 70% by weight, preferably 1 to 40% by weight, particularly preferably 3 to 25% by weight. In addition, this coating carrier may require a certain degree of viscosity so that it does not drip, and the viscosity is required to be about 100 to 100,000 cps. A more preferred viscosity is 500 to 50000 cps, and a most preferred viscosity is 5000 to 30000 cps.
また、マイクロニードルへのコーティングの厚さは、50μm未満、および最も好ましくは25μm未満すなわち1〜10μmである。一般に、コーティングの厚さは、乾燥後にマイクロニードルの表面にわたって測定される平均の厚さである。コーティングの厚さは、一般に、コーティング担体の複数の被膜を適応することにより増大させることができ、被膜を連続する被覆の間に乾燥させることで形成できる。コーティングは既知の方法を使用してマイクロニードルに塗布し、乾燥させることで固着化させる。また、マイクロニードルの針状構造体の中空路内面、マイクロニードルの基板の下面に塗布することも可能であるが、効率を考えた場合にはマイクロニードルが実際に皮膚に入るニードル部分特にニードルの先端部分にのみコーティングが施されていれば十分である。
Also, the coating thickness on the microneedles is less than 50 μm, and most preferably less than 25 μm,
マイクロニードルをコーティングするのに使用される液体組成物は、生体適合性の担体、送達されるべき有益な作用物質、および場合によってはいずれかのコーティング補助物質を揮発性液体と混合することにより調製する。揮発性液体は、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、エタノール、イソプロピルアルコールおよびそれらの混合物であることができる。これらの中で水が最も好ましい。液体のコーティング溶液もしくは懸濁液は、典型的には、0.1〜65重量%の有益な生理活性物質濃度を有することができ、好ましくは1〜30重量%、更に好ましくは、3〜20重量%である。コーティングは、固着化された状態が特に好ましい。「固着化された状態」というのは、コーティング担体が対象物にほぼ一様に付着している状態をいう。しかし、コーティング直後には、風乾、真空乾燥、凍結乾燥またはそれらの組合せの既知の乾燥方法で、コーティング担体が乾燥状態で固着しているが、経皮投与後は、取り巻く雰囲気と平衡にある水分含量あるいは有機溶媒等を保持することもあるため、乾燥状態で固着しているとは限らない。 The liquid composition used to coat the microneedles is prepared by mixing the biocompatible carrier, the beneficial agent to be delivered, and possibly any coating aids with the volatile liquid. To do. The volatile liquid can be water, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, ethanol, isopropyl alcohol and mixtures thereof. Of these, water is most preferred. The liquid coating solution or suspension can typically have a beneficial bioactive substance concentration of 0.1-65% by weight, preferably 1-30% by weight, more preferably 3-20%. % By weight. The coating is particularly preferably in a fixed state. The “fixed state” refers to a state in which the coating carrier is substantially uniformly attached to the object. However, immediately after coating, the coating carrier is fixed in a dry state by a known drying method such as air drying, vacuum drying, freeze drying, or a combination thereof, but after transdermal administration, moisture in equilibrium with the surrounding atmosphere. Since the content or the organic solvent may be retained, it is not always fixed in a dry state.
他の既知の製剤補助物質は、それらがコーティングの必要な溶解性および粘度の特徴ならびに乾燥されたコーティングの物理的完全性に有害な影響を及ぼさない限りは、コーティングに添加してもよい。 Other known formulation aids may be added to the coating as long as they do not deleteriously affect the required solubility and viscosity characteristics of the coating and the physical integrity of the dried coating.
アレルギー抗原としては、金属や化学物質に対するアレルギー検査の場合は、該当する金属や化学物質が使用され、アトピー性皮膚炎の抗原を明らかにするアレルギー検査の場合は、ハウスダスト、ダニ、真菌類、細菌類、食物などの構成成分が使用できる。さらに花粉症においても、スギ、ヒノキ、ブタクサ、ヨモギ、シラカンバ、イネ類など各種の花粉などが使用される。また、ツベルクリン反応の抗原も使用することができる。
また、食物アレルギーであれば、その発症・増悪に関与しているといわれる卵類、牛乳、乳製品、肉類、米穀、豆類、魚類、果実類などの種々の食物の構成成分が使用できる。In the case of allergy tests for metals and chemical substances, the corresponding metals and chemical substances are used as allergic antigens. In the case of allergy tests to clarify antigens for atopic dermatitis, house dust, mites, fungi, Components such as bacteria and food can be used. Furthermore, in pollinosis, various pollens such as cedar, cypress, ragweed, mugwort, birch, rice are used. Moreover, the antigen of a tuberculin reaction can also be used.
For food allergies, various food constituents such as eggs, milk, dairy products, meat, rice grains, beans, fish, and fruits that are said to be involved in the onset and exacerbation can be used.
これら構成成分は、一般的手法により抽出された粗生成物として、あるいは、精製した単一成分としても使用できるほか、遺伝子工学を利用して微生物並びに動物細胞に遺伝子を組み込むことにより、大量に産生させたものも使用できる。さらにこれら抗原の分解物や任意のフラグメントペプチド、あるいは、一部のアミノ酸を変異させたものも使用可能である。また、これらの抗原は、単独で使用することもできるが、2つ以上の組み合わせにより、より幅広い効果を期待した使用方法も可能である。 These components can be used as crude products extracted by general techniques, or as purified single components, and are produced in large quantities by incorporating genes into microorganisms and animal cells using genetic engineering. You can also use it. Furthermore, degradation products of these antigens, arbitrary fragment peptides, or those obtained by mutating some amino acids can be used. In addition, these antigens can be used alone, but by using two or more combinations, a method of use expecting a wider effect can be used.
(実験例1)
雄性12Wのヘアレスラットに蛋白リゾチーム/完全フロイントアジュバント(1:1)腹腔内投与(400μg/ラット)し、12日間経過させることで蛋白リゾチームに対する免疫(IgE)を獲得させたアナフィラキシーモデルラットを作成した。
次に、ウレタン麻酔下で3%エバンスブルー(EB)溶液(100μL/体重100gあたり)を頸静脈投与し、腹部左右に蛋白リゾチームを下記に示す比較例2〜4および実施例1、2の方法で投与した。比較例1では蛋白リゾチームは投与しない。
また、エバンスブルーによる着色の評価は、次のように行った。すなわち投与部位皮膚を剥ぎ取り内径12mm(φ12)の皮ポンチで打ち抜くことで皮膚切片を摘出し、1Nの水酸化カリウム1mLで皮膚切片を溶かし37℃で一昼夜静置した。溶解した皮膚切片を0.6Nリン酸溶液を2.5mL、アセトン6.5mL添加後、遠心分離(1100*g、20分)し、上清200μLを採取してプレートリーダー(分光光度計)で測定した。このエバンスブルーの漏出量評価結果を図2に示す。(Experimental example 1)
Anaphylactic model rats were obtained in which male lysozyme / complete Freund's adjuvant (1: 1) was intraperitoneally administered (400 μg / rat) to male 12 W hairless rats, and immunity to protein lysozyme (IgE) was acquired after 12 days. .
Next, under urethane anesthesia, 3% Evans blue (EB) solution (100 μL / per 100 g body weight) was administered into the jugular vein, and protein lysozyme was shown on the left and right sides of the abdomen as shown in Comparative Examples 2 to 4 and Examples 1 and 2 below. Administered. In Comparative Example 1, protein lysozyme is not administered.
The evaluation of coloring with Evans Blue was performed as follows. That is, the skin at the administration site was peeled off, punched out with a skin punch having an inner diameter of 12 mm (φ12), the skin section was removed, and the skin section was melted with 1 mL of 1N potassium hydroxide and allowed to stand at 37 ° C. overnight. The dissolved skin section is added with 2.5 mL of 0.6N phosphoric acid solution and 6.5 mL of acetone, centrifuged (1100 * g, 20 minutes), and 200 μL of the supernatant is collected with a plate reader (spectrophotometer). It was measured. FIG. 2 shows the evaluation result of the leakage amount of Evans Blue.
(比較例1)
実験例1の操作のうち蛋白リゾチームを投与することなく食塩水20μLを滴下したものを比較例1とした。(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 was obtained by dropping 20 μL of saline without administering protein lysozyme in the operation of Experimental Example 1.
(比較例2)
実験例1の操作のうち蛋白リゾチームを投与するにあたって、何もコーティングしていないマイクロニードル(ポリ乳酸製、長さ250μm、密度841本/cm2)を5秒間穿刺してその後、5%蛋白リゾチーム溶液(400μL)を含浸した不織布製剤(面積1cm2)を10分間貼付した。(Comparative Example 2)
When administering protein lysozyme in the operation of Experimental Example 1, a microneedle (made of polylactic acid, length 250 μm, density 841 / cm 2 ) without any coating was punctured for 5 seconds, and then 5% protein lysozyme. A non-woven fabric preparation (
(比較例3)
実験例1の操作のうち蛋白リゾチームを皮内投与するにあたって、何もコーティングしていないマイクロニードル(ポリ乳酸製、長さ250μm、密度841本/cm2)上に5%蛋白リゾチーム溶液20μLを滴下し、マイクロニードルデバイスを押圧後10分間貼付した。(Comparative Example 3)
During the intradermal administration of protein lysozyme in the procedure of Experimental Example 1, 20 μL of 5% protein lysozyme solution was dropped onto a microneedle (made of polylactic acid, length 250 μm, density 841 / cm 2 ) that was not coated with anything. Then, the microneedle device was stuck for 10 minutes after pressing.
(比較例4)
実験例1の操作のうち蛋白リゾチーム0.5%を25μL皮内投与したものを比較例4とした。(Comparative Example 4)
Of the operations in Experimental Example 1, 25 μL of protein lysozyme 0.5% was intradermally administered as Comparative Example 4.
(実施例1)
ポリビニルアルコール(PVA220:株式会社クラレ)の15%溶液に蛋白リゾチーム濃度が5%になるように溶解させ、メタルマスクを用いて3回連続してマイクロニードル(ポリ乳酸製、長さ250μm、密度841/cm2)にコーティングを行い、乾燥させた。次にこのマイクロニードルデバイスを押圧後10分間貼付した。Example 1
It was dissolved in a 15% solution of polyvinyl alcohol (PVA220: Kuraray Co., Ltd.) so that the protein lysozyme concentration would be 5%, and microneedles (made of polylactic acid, length: 250 μm, density: 841) three times using a metal mask / Cm 2 ) and dried. Next, this microneedle device was stuck for 10 minutes after pressing.
(実施例2)
実施例1のうち蛋白リゾチーム濃度が10%になるように溶解したものを実施例2とした。
エバンスブルーの漏出量評価結果を示す図2のグラフにおいて、比較例1の値を横線で示している。図2のグラフから分かるように、比較例に比べて実施例1及び2においてエバンスブルーの着色が明らかに高い。これにより、マイクロニードルへのコーティングによる蛋白リゾチーム(抗原)の投与がより効果的なアレルギー反応を惹起していることが判明した。(Example 2)
Example 1 was dissolved in Example 1 so that the protein lysozyme concentration was 10%.
In the graph of FIG. 2 showing the leakage amount evaluation result of Evans Blue, the value of Comparative Example 1 is indicated by a horizontal line. As can be seen from the graph in FIG. 2, the Evans blue coloring is clearly higher in Examples 1 and 2 than in the comparative example. Thus, it was found that administration of protein lysozyme (antigen) by coating microneedles has caused a more effective allergic reaction.
(実施例3)各種ポリマーのBSA,OVAとの相溶性確認試験
操作手法
各種ポリマーとBSA,OVAとを、下記の表1、表2の条件にしたがって、それぞれ混合水溶液を調製し、凝集物の発生の有無や遠心脱泡後(遠心条件は表に記載)の相分離発生の有無を確認することで、相溶性について評価した(均一な液性:○印、不均一な液性:×印)。表1、表2において、○印は相溶性を有するものであり、×印は相溶性を有しないものである。なお、以下の記載において%表記は重量%である。コーティング含量の測定は、上述の図2に示す方法でコーティングを行った後、1mL精製水で抽出し、BSAまたはOVA含量(付着量)を測定した。また、「不可」の記載は、ポリマーの針への付着性が認められなかったことを示す。(Example 3) Compatibility check test operation method of various polymers with BSA and OVA Various aqueous solutions and BSA and OVA were prepared according to the conditions in Tables 1 and 2 below, respectively, and mixed aqueous solutions were prepared. Compatibility was evaluated by confirming the presence or absence of occurrence and the occurrence of phase separation after centrifugal defoaming (centrifugal conditions are listed in the table) (uniform liquidity: ○ mark, non-uniform liquidity: x mark) ). In Tables 1 and 2, the ◯ marks are compatible, and the X marks are not compatible. In the following description,% notation is weight%. The coating content was measured by the method shown in FIG. 2 described above, followed by extraction with 1 mL purified water, and the BSA or OVA content (adhesion amount) was measured. Moreover, the description of “impossible” indicates that adhesion of the polymer to the needle was not recognized.
表1,2に、OVAまたはBSAと各水溶性ポリマーとの相溶性に関する結果とマイクロニードルへコーティングした際の、BSAまたはOVA含量を示す。生理活性物質と水溶性ポリマーの配合比を最適化することで高い相溶性を示したのはプルラン、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、メチルセルロース、ヒアルロン酸、ポリアクリル酸Naであり、特にプルランは、高濃度のOVAに対しても高い相溶性を示した。さらに、これらの溶液を用いて図2の方法でマイクロニードルへのコーティングを行った結果、プルランが最も高い値を示し、続いてヒドロキシプロピルセルロース(SL)、メチルセルロース、ヒアルロン酸の順であった。ヒドロキシプロピルセルロースに関しては、グレードによってコーティング量に違いが認められ、HPC−SL>HPC−L>HPC−Hの順で低下する傾向を示した。この原因としては、ヒドロキシプロピルセルロースは低分子量になるにつれてポリマーの粘弾性(粘稠性)が上昇する傾向を示したため、マイクロニードルへの付着性が上昇したと考えられる。他、メチルセルロースはOVAでは良好な相溶性を示したが、BSAでは良好な条件は確認されなかった。ヒアルロン酸については、OVA,BSAいずれにおいても良好な相溶性を示したが、粘稠性に乏しく十分なコーティング量は得られなかった。ポリアクリル酸Naについては、良好な相溶性を示したが、針への付着性が全く認められず、コーティング担体として不適であった。以上の結果から、高分子生理活性物質と相溶性を有するコーティング担体を用いることで、実質的に均一な高分子生理活性物質を含むコーティングを実現できる。 Tables 1 and 2 show the results regarding the compatibility of OVA or BSA with each water-soluble polymer and the BSA or OVA content when the microneedle is coated. Pullulan, hydroxypropylcellulose (HPC), methylcellulose, hyaluronic acid, and sodium polyacrylate showed high compatibility by optimizing the blending ratio of bioactive substance and water-soluble polymer. High compatibility with OVA concentration. Furthermore, as a result of coating the microneedles by the method of FIG. 2 using these solutions, pullulan showed the highest value, followed by hydroxypropylcellulose (SL), methylcellulose, and hyaluronic acid in this order. Regarding hydroxypropylcellulose, a difference in coating amount was recognized depending on the grade, and a tendency to decrease in the order of HPC-SL> HPC-L> HPC-H was shown. This is probably because hydroxypropylcellulose showed a tendency for the viscoelasticity (viscosity) of the polymer to increase as the molecular weight decreased, and thus the adhesion to the microneedles increased. In addition, methyl cellulose showed good compatibility with OVA, but good conditions were not confirmed with BSA. As for hyaluronic acid, both OVA and BSA showed good compatibility, but the viscosity was poor and a sufficient coating amount could not be obtained. Polyacrylic acid Na showed good compatibility, but no adhesion to the needle was observed, making it unsuitable as a coating carrier. From the above results, by using a coating carrier having compatibility with the polymeric physiologically active substance, a coating containing a substantially uniform polymeric physiologically active substance can be realized.
なお、各種ポリマーは以下のものを使用した。メチルセルロース(SM−25、SM−400、SM−8000)は信越化学工業製を、ポリアクリル酸(NP−600、NP−800)は昭和電工製を、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(90SH−30000、65SH−1500、TC−5)は信越化学工業製を、ポリビニルピロリドン(K29/32、K90)は日本触媒社製をそれぞれ使用した。 The following polymers were used. Methylcellulose (SM-25, SM-400, SM-8000) is manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., polyacrylic acid (NP-600, NP-800) is manufactured by Showa Denko, and hydroxypropylmethylcellulose (90SH-30000, 65SH-1500). , TC-5) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and polyvinylpyrrolidone (K29 / 32, K90) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. were used.
以上のように本発明によれば、短時間で、しかも簡便な操作でより鮮明な皮膚判定が可能となるばかりでなく、さらにより安価なアレルギー診断用マイクロニードルを提供できるようになるため、医薬産業およびその関連産業の発展に寄与するところ大である。 As described above, according to the present invention, not only can the skin be determined more clearly in a short time and with a simple operation, but also a more inexpensive microneedle for allergy diagnosis can be provided. It greatly contributes to the development of industry and related industries.
Claims (7)
上記マイクロニードルがポリ乳酸を用いて作製され、
上記アレルギー抗原保持手段が上記アレルギー抗原を上記マイクロニードル表面にコーティング担体を用いてコーティングされており、
上記コーティング担体がプルラン、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、ヒアルロン酸またはポリアクリル酸部分中和物を含有することを特徴とするアレルギー診断用マイクロニードルデバイス。 A substrate, a length of 50 μm to 500 μm that is provided on the substrate and capable of perforating the skin, has a density of 100 to 10,000 microneedles per 1 cm 2, and is disposed on the microneedles to hold at least one allergen. Bei example the allergen holding means,
The microneedle is made using polylactic acid,
The allergen holding means is coated on the surface of the microneedle with the allergen using a coating carrier,
A microneedle device for allergy diagnosis , wherein the coating carrier contains pullulan, hydroxypropylcellulose, methylcellulose, hyaluronic acid or a polyacrylic acid partial neutralized product .
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